八年级上册物理专项训练之光学现象
知识回顾与典型练习题
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核心提示：光是生活中一种常见的现象，光是一种物质，也是一种能量。学习教材第四、第五章，我们初步了解了光的直线传播、反射、折射、色散现象及其本质规律，并用这些规律来分析生活中实验上各种光现象，为高中学习奠定基础。
一、能够发光的物体叫光源。光源有自然光源（如太阳、星星、萤火虫、水母、灯笼鱼等，月亮自身不能发光，不是光源）和人造光源（LED灯、白炽灯泡、荧光灯）之分。
练习：下列物体哪个不是光源（ ）
A．点燃的火炬 B．太阳 C．月亮 D．萤火虫
二、白色光是复色光：红、绿、 蓝 被称为“三原色”。色光按照不同比例混合，几乎可以得到自然界中的一切色光。比如相同比例的三原色就可以合成白光，白光是复色光，可以通过三棱镜（三棱镜是光学上横截面为三角形的透明体，就是一个透镜，我们的体温计就是这样一个透镜。它是由透明材料作成的截面呈三角形的光学仪器，白色光经过三棱镜后因为不同色光在同种介质折射能力不同，就进行了分解。其中红色光穿透力最强，折射率最小）分解出七色光。
练习：画出一束光通过三棱镜后发生的色散现象并表示出不同光线名称：
练习、体温计的刻度通常是35℃到42℃。下面是关于体温计构造特点的描述，运用物理知识来补充填空：
（1）装有水银。这是因为水银会发生热胀冷缩现象，对温度变化很敏感。
（2）液泡很大，内径很细，微小的温度变化就能导致水银柱长度显著变化，精确度高。
（3）靠近液泡处有一个很狭窄的曲颈，当体温计离开人体后，外界气温较低，水银遇冷体积收缩，就在狭窄的曲颈部分断开，使已升入管内的部分水银退不回来，仍保持水银柱在与人体接触时所达到的高度。这样体温计可以离开人体读数，使用方便。
（4）体温计外形是三棱形，相当于一个放大镜，从较窄的一面看有放大作用（正立、放大的虚像），便于读数。
练习：以下仪器或装置中用到透镜放大原理的是：
A．汽车车前灯 B．体温计 C．汽车观后镜 D．照相机
这就是光的色散现象（光的色散指复色光通过折射分解为单色的现象）。生活中最典型的色散现象就是雨后的彩虹：大雨过后天空布满许多微小的小水珠，这些小水珠相当于许多小三棱镜，当太阳光斜照在这些小水珠上时，发生色散现象，形成美丽的彩虹。大自然中虹、霓、晕、华现象也是由光的色散现象形成的。
练习：下列物理事实中属于光的色散现象的是（ ）
A. 霓虹灯的灯光五颜六色 B. 电视机画面五彩缤纷
C. 雨后天空出现美丽的彩虹 D. 色彩丰富的水彩画
分析：
A、霓虹灯的五光十色是因为灯管中充入稀有气体可以产生各种颜色的光．
B、五彩缤纷的电视画面色光的三原色是：红、绿、蓝组合而成的．
C、雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象．
D、色彩丰富的水彩画是颜料的三原色红、黄、蓝调和而成的．
故选C．
这就是说，光的色散实际就是光的折射现象。
练习：关于光的色散，下列说法中不正确的是（ ）
A．白光通过棱镜后，传播方向发生改变
B．色散现象表明白光是由多种色光组成的
C．红色光通过三棱镜时，传播方向不发生改变
D．蓝色光通过三棱镜时，不会产生色散现象
练习：我们看到物体有不同的颜色，那是物体反射不同的色光。例如：阳光下看树叶是绿色的，是因为树叶反射 光，而将其他色光都被 吸收了。
据此我们通过观察、推测可以知道：
▲如果一个物体能反射所有色光，则该物体呈现 。
▲如果一个物体能吸收所有色光，则该物体呈现
▲如果一个物体能透过所有色光，则该物体是 。
这就是我们看到的物体颜色不同的原因了。
三、光的直线传播：
1、光直线传播及条件：光在同种、均匀介质（也可以理解为，材料相同、密度均匀的物质）中沿一条直线传播。
注意：（1）光由一种物质照射到另一种物质上或者内部，方向会发生变化，变化后的传播路径还是直线。不能因为方向改变就说光不沿直线传播了，那只是因为介质不同罢了。所以为研究方便，我们把光线看成一条直线。（2）光在同种均匀介质中沿直线传播，说的是光传播的路径而不是方向，并不是说光只沿一个方向传播。我们知道光源发出的光，只要在人眼视野之内，人人都可以看到这个光源发出的光线。
生活中的光现象说明了光在空气中是沿直线传播，这道理也可以解释生活中一些光学现象，比如日食月食现象、用激光引导掘进机开挖隧道（激光准直），用眼睛瞄直，影子，坐井观天（天很小），为什么有些物体（比如被遮挡）我们看不到等等。同时光传播路径的这种特点为我们研究光路画光路图提供了理论依据。
练习：关于光的传播，下列说法正确的是:
A.光在玻璃中不是沿直线传播的; B.光只有在空气中才沿直线传播;
C.光在任何情况下都沿直线传播； D.光在同种均匀介质中沿直线传播.
练习：（1）画图并说明青蛙坐在井里为什么看到的天空很小。
（2）画出日食月食形成简图：
2、光传播的速度：在真空中的速度为c=299792458m/s=299792.458km/s。光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。
由此我们得出：
①光在固体（一般指透明的固体）、液体、气体、真空中都可以传播。
②光在真空中传播速度最大，在固体中传播速度最小。
练习：光与声音的传播有许多不同，比较一下写出结论：
练习：夏天打雷时，小明看到闪电后4秒才听到雷声，求打雷处离小明的距离是多少米？（设声音在空气中的传播速度为340m/s）
练习：米赛跑时，如果终点的计时员不是看到发令枪冒白烟开始记时，而是等听到发令枪的枪声开始计时，他计得的某运动员百米成绩是12.5秒，这个成绩准确吗？是提高了他的成绩还是降低了他的成绩？较准确的成绩为多少？请结合物理知识，并通过计算回答。（若声音在空气的传播速度是340m/s）
3、小孔成像实验：
（1）实验目的：验证光在空气中是沿直线传播的。
（2）主要实验器材：易拉罐、蜡烛、半透明塑料膜（相当于光屏）等。
（3）实验环境：暗室（效果最明显）。
（4）实验现象：塑料膜上成倒立的实像（可以在光屏显示出来，是实际光线会聚形成）。
（5）得出结论：光在空气中沿直线传播。
（6）小孔成像的规律：①像的形状是物体的像，跟物体形状一样，左右相反，大小不一样，跟小孔没有任何关系。②像的大小：个实验里面易拉罐和塑料膜的距离（像距）是不变的，小孔距离（物距）物体越近成的像越大，越暗，反之越小越亮；当物距等于像距时，像与物等大。如果物距不变，像距增大（减小），像变大（变小）。
练习：小明将易拉罐的上部剪去，蒙上半透明纸，在罐底部开一个小孔，用它做小孔成像实验，下列说法中错误的是（ ）
A．像与物上下颠倒，左右相反。B．它的成像原理是光的折射规律。
C．物体离得越远，像就越小。
D．在物体距小孔不变的情况下，半透明纸与小孔距离越大，像也越大。
四、光的反射：
1、当光从一种物质向另一种不同的物质传播时，当到达两种传播物质的分界面时，会返回到原来传播的物质中，这种现象叫做光的反射。空气中大量微粒也反射光。晴朗的天空呈现蓝色，是这些微粒反射了大量紫、蓝、青色光形成的，因为这些光穿透能力比较差。
2、所有反射现象遵循反射定律：三线共面法居中，入反两线在两侧。两角相等有顺序，不能随意颠倒说。（光路可逆）
3、反射有镜面反射和漫反射之分，都遵循反射定律。在生活中我们有时候要利用这两种反射，有时候要防止。防止镜面反射，就要使反射面粗糙一些，防止漫反射就要使反射面平滑一些。
（1）镜面反射。镜面反射是指若反射面比较光滑，当平行入射的光线射到这个反射面时，仍会平行地向一个方向反射出来，这种反射就属于镜面反射。例如镜子、使用久了的黑板等。
★自行车尾灯的科学原理：
自行车后面装着一个红色的尾灯，里面没有灯泡，它有什么用处呢？白天，它的红颜色会引起后面的汽车司机的注意。夜晚，你拿个手电筒照一下，它会“发光”。它的本领是不管入射光从哪个角度射来，它的反射光都能逆着原方向反射回去。自行车尾部安上它，后面的汽车灯光照在它上面，司机看上去特别耀眼，就引起了司机的注意，避免汽车撞上。这又是什么原理呢？简单一点说就是这个灯里面有很多平面镜，都是互相垂直的，像蜂窝一样。这个可以用几何方法证明。
（2）漫反射是在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象。
4、我们只所以能看见不发光的物体正是因为物体反射的光线进入了我们的眼睛。物体表面的入射光线有无数条，反射光也有无数条。物体表面越粗糙，反射光线越弱，但因为向各个方向反射，不同角度都容易看见；物体表面越光滑，反射光线越强烈，但只有特定角度可以看见。
5、我们利用反射现象就是利用反射面改变光的传播方向。对于一束光，只要我们合理调整反射面，可以任意改变反射光线的角度方向。
6、反射作图：①已知反射面以及入射光或者反射光线（一般就一条线），作出反射光线或者入射光线；②已知入射光线、反射光线确定镜面位置。千万别忘记首先作出法线，法线是垂直反射面且平分入射光线与反射光线的夹角。
练习：
（1）关于光的反射，下列说法错误的是（ ）
A．反射光线跟入射光线和法线在同一平面内
B．反射光线和入射光线分居在法线的两侧
C．入射角增大，反射角也同样增大
D．入射角大于反射角
（2）入射光线与反射光线间的夹角为60°，则反射光线与镜面间的夹角为（ ） A．60° B．30° C．120° D．150°
（3）一束光线照在水平放置的平面镜上，光线向下与水平方向成30°角，在入射线不变时①转动镜面使反射光线竖直向上，入射线与镜面间的夹角是 °，入射光线与反射光线的夹角是 °。②若使镜面向入射光线靠近10°，则入射光线和反射光线的夹角是 °
★雨后晴朗的夜晚，迎着月光走时，地上发亮处是 （路或水洼）；背着月光走，地上发亮处是 （ 路或水洼）。
雨后的地面上有许多积水，在有月光的夜晚，小明走路时，不想自己踩到积水，则下列行走的方法中正确的是（ ）
A. 迎着月光时走暗处，背着月光时走亮处 B. 迎着月光时走亮处，背着月光时走暗处
C. 迎着月光和背着月光时，都走暗处 D. 迎着月光和背着月光时，都走亮处
（4）下列光学现象中属于光的反射的是:
A．日食的形成; B．利用放大镜看邮票;
C．平静的水面上，映出桥的倒影; D．在岸上看池底变浅.
（5）下列现象中，属于光的漫反射现象的是
A.黑板反光，看不清粉笔字 B.电影画面照在银幕上
C.霓虹灯光照在橱窗玻璃上 D.太阳光照在平静的湖面上
（6）下列光学现象中说法不正确的是（ ）
A．电影院的屏幕用粗糙的白布做是利用了漫反射。
B．电影院的座位前后排错开是为防止光沿直线传播后排人被前排人挡住。
C．甲同学通过平面镜看到乙同学的眼睛，据光路可逆，乙也一定能看到甲。
D．人看到水中的鱼是光的折射现象形成的实像，水中树的倒影是光沿直线传播形成的。
（7）下列现象可以用光的直线传播原理解释的是（ ）可以用反射原理解释的是（ ）。
A．立竿见影 B．水中倒影 C．杯弓蛇影 D．海市蜃楼
（8）把一个物体放在下列光学仪器前，进行必要调整后能看到放大的像的仪器是（ ）
A、平面镜 B、凸面镜 C、凹面镜 D、凸透镜
（9）用手电筒同时斜射在和一张放置着一面小镜子的灰色纸上，观察发现( )。
A.镜子亮 B.灰纸亮 C.一样亮 D、都不亮
（10）从以下的哪种镜子中看到的像一定是全身像( )。
A.平面镜 B.两个相交为90°的平面镜 C.两个相交为45°的平面镜 D、哈哈镜
（11）下列可能是实像也可能是虚像的是（ ）
A、太阳下的身影 B、镜子中的小猫 C、汽车后视镜看到的景物 D、凸透镜看到的物体
五、平面镜成像实验及结论：
（1）、实验目的：
①探究物体和像分别到平面镜的距离的关系，探究物、像的大小关系；
②通过实验了解平面镜成像的4个特点；
③感受并体会什么是“虚”像。
（2）实验原理： 平面镜成像是由光的反射形成的。
（3）实验器材：
玻璃板、光具座、刻度尺、铅笔、两只完全相同的模拟蜡烛、白纸板（光屏）。
（4）实验步骤
利用上图所示的实验装置进行试验：
① 在桌面上铺上一张大纸，纸上竖立一块玻璃板，作为平面镜。
② 在纸上记下平面镜的位置。
③ 把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支没有点燃的同样的蜡烛，竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面蜡烛的像的位置。在纸上记下这两个位置。
④ 移动点燃的蜡烛，重复第③步。
⑤ 熄灭蜡烛，整理实验器材，结束实验。
（5）实验记录
用刻度尺把每次实验中蜡烛和它的像的位置连起来，用刻度尺测出他们到平面镜的距离。
物到平面镜的距离/cm 像到平面镜的距离/cm 像与物大小比较
第一次 10 10 相同
第二次 15 15 相同
第三次 20 20 相同
（6）分析论证
平面镜成像的特点：
①像和物的 大小相同 ；左右相反。②像和物到镜面的 距离相同；
③物和像的对应点的连线跟平面镜 垂直 ；④所成的像是正立的 虚像 。
（7）探究性思考：
A、本实验应用了 等效替代法（用蜡烛代替虚像） 的研究方法。物理常用的方法还有控制变量法。
B、玻璃板替代平面镜的目的：便于找到像的位置_
C、用薄的玻璃的目的：防止前后两个面各自反射成像
D、本实验中薄玻璃板相当于平面镜，白纸板相当于光屏。
E、玻璃板必须竖直放置，不能倾斜，是为了防止成像在斜上方或斜下方，物象不能重合。
F、选两只相同的蜡烛的目的：_便于比较物体和像大小关系
G、刻度尺作用：测量物体和像到镜子的距离
H、白纸板作用：相当光屏，探究成的像是实像还是虚像
I、反复做三次目的：避免实验结果出现偶然性
J、移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上不能接收到蜡烛A的烛焰的像(填“能”或“不能”)，这说明平面镜成的是_虚_像．这就是等效替代法。
K、将玻璃板和蜡烛放在方格纸上做实验的而非白纸上的好处是：方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系，更容易判断像与物的连线与镜面是否垂直。
L、蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明蜡烛A与其所成像的大小相同
M、如光将蜡烛A和B全部点燃，然后放于玻璃板两侧做实验，这样行吗？这样做得后果是什么？ 因为那样会在玻璃板的两侧都会出现虚像，形成重影，无法探究像和物的关系。
N、小明以5cm/s的速度匀速将A蜡烛远离玻璃板，那么镜中的像相对于A蜡烛移动速度是 cm/s，像相对于镜面移动速度为 cm/s，物像距离增大 cm。
O、人眼是如何看到镜中的像？平面镜成像光路图如下，这是我们画平面镜成像光路图的依据。你有什么发现？
练习：（1）小明从平面镜里看到镜子对面电子钟所成的像如图所示，这时的时刻应是
A、 21∶10 B、10∶21 C、10∶05 D、12∶01
（2）一个人身高1.6m站在竖直悬挂的平面镜前1m处观察，试问
①镜中的像多高？
②要想从镜中看到自己的全身像，镜子至少多高？此时人像相距多大？
③若镜子不动，人向前走了0.25m，像移动距离多大？
④若人不动，镜子向前走了0.25m，像又移动距离多大？
（3）完成下列光路图：
(4) 检查视力时，人与视力表之间的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一个平面镜（如图所示），视力表到平面镜的距离为3m，那么人到镜子的距离应为__________m。若视力表高为0.8m，则视力表在镜中的像的高度为__________m。
除了平面镜，还有凸面镜、凹面镜在实际生活中用处很大，它们也完全遵循光的反射定律。汽车后视镜用的凸面镜可以扩大视野；车前灯、太阳灶都用到凹面镜，车前灯使用凹面镜将灯泡的光变成平行光，太阳灶使用凹面镜将照射的太阳光汇聚起来。
六、光的折射现象：
1、
★光从空气中斜射入水中或者与水相似的透明物质才会发生折射，垂直射入不折射。折射和反射。
★在折射现象中入射角、折射角也分居法线两侧。入射角增大，折射角也增大。入射角与折射角哪个大要看实际情况。从空气斜射到水或者玻璃里面，折射角小于入射角，折射光线靠近法线；从水里或者玻璃里面射入空气，折射角大于入射角。（从密度小的介质里斜射入密度大的物质，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角）
★折射现象中，光路可逆。
★光从空气斜射在水面发生折射后，在水里依然沿直线传播。
★我们看到物体在水中的部分是一个虚像。
2、折射作图：
3、练习：
（1）
（2）下列有关光现象的解释，正确的是（ ）
A．小孔成像是因为光沿直线传播。
B．雨后彩虹是光的反射现象。
C．城市玻璃幕墙造成的“光污染”是光的折射现象。
D．电影屏幕制成白色是因为白色吸收各种色光。
（3）在水中的筷子看起来变弯，是由于光从______射入______发生______的缘故．
（4）插入水中的筷子，在水中的部分看起来向上弯折，如图所示，人眼在C点处看到筷子B点的像在位置B＇点。请画出B点的一条光线经水面折射后过C点的光路图。
（4）图所示，一束光射向一块玻璃砖．画出这束光线进入玻璃和离开玻璃后的径迹（注意标出法线）．
（5）光从空气斜射入水中时，折射角__________入射角（填”大于”或”小于”）；若使入射光线远离法线，则折射角将__________。
（6）若入射角大于折射角，则光可能是（ ）
A、从玻璃斜射入空气中 B、从空气中斜射入水中
C、从水中垂直射向空气中 D、从空气中垂直射向玻璃中
（7）
（8）下列现象中，不属于光的折射现象的是（ ）
A．盛有水的碗，看上去碗底变浅了
B．晴天看见“白云在水中飘动”
C．夏天发生在海面上的海市蜃楼现象。
D．透过一张透明塑料纸上的水珠看到的字放大了
（9）鱼儿在清澈的水里游来游去，我们沿着看到的鱼的方向去叉它，叉不到，因为我们看到的“鱼”是光 射形成的 （“虚”“实”）像。而有经验的渔民对准鱼的 去叉，就能叉到鱼。
总结一下：下列都是光的折射现象：
（1）从岸上看水里的物体感觉变 浅 （“深、浅”)
（2）从水里看岸上的物体感觉变 高 （“高、低”）
（3）斜插在水里的筷子在水面处“弯折”
（4）海市蜃楼、光的色散、凸透镜成像。
七、看不见的光：
1. 光谱：棱镜可以把太阳光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种不同颜色的光。把它们按这个顺序排列起来，就是光谱。在 之外是红外线， 之外是紫外线，人眼都 。
2. 红外线：在光谱上 的部分叫做红外线。
一切物体都在不停地发射红外线。物体的温度越高，辐射出的红外线就越多。
物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线。
红外线有以下三个特性：
（1）红外线的主要特性是热作用力强。
（2）红外线穿透云雾的能力比较强。
（3）红外线可以用来进行遥控。
红外线的应用：用红外线加热物体、红外线烤箱、红外线取暖、用红外线诊断病情、红外线夜视仪、红外线烘干汽车表面的喷漆、全自动感应水龙头、电视的遥控器等。
3. 紫外线：在光谱上 的部分叫做紫外线。
高温物体，如太阳、弧光灯和其他炽热物体会发出不同颜色的荧光，同时发出紫外线。
紫外线有以下特征：
（1）紫外线的主要特征是化学作用强，很容易使照相底片感光。
（2）紫外线的生理作用强，能杀菌。
（3）紫外线具有荧光效应，能使荧光物质发光。
（4）适当的紫外线可以帮助人们促进合成维生素D，促进钙的吸收。
紫外线过度照射会损害身体健康，不要用眼睛直视紫外光，不要照射过量的紫外线。
太阳光中有大量的紫外线，但大部分被大气层上的臭氧吸收，不能到达地面。
紫外线的应用：验钞机、紫外线杀菌、紫外线鉴别古字画、晒粮食等。
4. 光的散射：
地球周围的大气能够把阳光向四面八方散射，所以整个天空都是明亮的。如果没有大气，散射将无法进行。
不同色光的波长不同，依照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序，它们的波长一个比一个短。那么显然红外线的波长比红光还长，紫外线的波长比紫光还短。
大气对光的散射有一个特点：波长越短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。天空是蓝色的，是因为大气对阳光中波长较短的蓝光散射得较多。
大雾弥漫时，汽车必须打开雾灯才能保证行车安全。汽车雾灯使用黄色光，是因为黄色光的穿透能力比较强，不容易被散射。
练习：
（1）关于红外线，下列叙述正确的是（ ）
A．只有燃烧的物体才能发射红外线
B．物体温度越高，辐射出的红外线越多
C．物体在辐射红外线的同时，不能吸收红外线
D．物体在辐射红外线的同时，叶子吸收红外线
（2）下列应用属于应用红外线遥感技术的是（AB ）
A．在飞机上利用红外线勘测地热，寻找水源，监测森林火灾
B．在气象服务中应用红外线预测台风、寒潮
C．银行柜台用的验钞机检验钞票的真伪
D．医院的病房利用的杀菌灯杀菌
（2）过度晒太阳会使皮肤粗糙，甚至会引起皮肤癌，这是由于太阳光含有 光线造成的。
（3）应用紫外线的荧光效应，进行( )
A．使照相底片感光 B．杀菌 C．防伪 D．浴室用来取暖
（4）下列有关不可见光的说法错误的是（ ）
A．不可见光是一种假想的光，实际并不存在
B．不可见光也可以传递能量
C．不可见光也可以在空气中直线传播
D．不可见光遇到物体也可以被反射
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